一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备及其应用的制作方法

[0001]
本发明涉及高压开关设备的设计和制造领域，具体是一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备及其应用。


背景技术：

[0002]
盆式绝缘子作为gis和gil设备的关键部件，盆式绝缘子起着隔离气室、支撑导体及绝缘的作用，目前的盆式绝缘子结构主要由环氧树脂浇注盆体与中心导体嵌件及外法兰(可以是环氧树脂或者金属法兰)组成，作为gis和gil关键部件的盆式绝缘子其可靠性对整体设备线路的运行至关重要，因此在盆式绝缘子的设计及生产过程中，对于电气性能和机械性能的要求也越来越苛刻，随着目前高压特高压的快速发展，其电气性能要求尤为突出；中国专利公开了一种用于抑制vfto的纳米氧化硅绝缘子（授权公告号cn 107359028b），该专利从盆式绝缘子的应用及整体电场分布来说，场强主要集中在高压区域（中心嵌件周围）的三交点，还有低电位（固定法兰）的三交点位置，而在实际测试中，往往也是从上诉区域开始放电并最终形成沿面闪络，因此专利中的方案并不能有效的解决该问题；中国专利公开了一种高爬电间距电荷自适应消散高压直流盆式绝缘子（授权公告号cn 108511138b）。该专利包括绝缘区、自适应区、爬电区，所述自适应区位于所述绝缘区的下端，所述爬电区位于所述绝缘区的顶端，所述自适应区的周围设有连接法兰，所述绝缘区的中部设有中心嵌块，同时，通过在顶端增加了凸起，以增加沿面间距。在盆式绝缘子的结构设计中，我们强调形状的均匀性以保证表面的电场尽可能的降低以满足产品使用要求，同时也符合真空浇注生产工艺的需求。该专利方案虽然增加了爬电距离，但在圆角过渡位置会导致场强过高，从而使电荷集聚。
[0003]
中国专利公开了一种特高压交流gil用盆式绝缘子柔性梯度表面处理方法（授权公告号cn111599553a）,该专利通过静电纺丝方法对环氧树脂基件表面电纺具有介电常数梯度分布的pva/batio3材料薄膜，在盆式绝缘子表面形成介电常数二维梯度分布的沉积层，由于其基材单一，因此只能做介电梯度降低的分布趋势，无法根据具体电场分布情况来做柔性调整配置，同时该处理方法涂层质量不如纳米涂层强度及粘接性能优良，无法确切解决产品三交点位置的沿面场强问题。
[0004]
结合上述专利以及现有市场分析，目前所存在的问题如下：1、目前盆式绝缘子由于设计及制造工艺的原因，环氧树脂和外圈金属法兰会存在一定的气体间隙，该气体间隙为空气间隙，随着电压等级的升高，该间隙容易产生局放放电问题；2、此外，由于高压特高压的发展及产品小型化的需求，在整体结构及沿面爬电距离不变的情况下，盆式绝缘子的沿面场强越来越高，特别是低电位和高压区域的三交点问题非常突出，很容易在实验过程中出现间隙放电及沿面闪络，影响产品的性能及寿命，因此，本领域技术人员提供了一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备及其应用，以解决上述背景技术
中提出的问题。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备，其制备步骤为：s1、该绝缘子包括中心嵌件、环氧浇注体、接地壳体、改性涂层、凹面导体、凸面导体；s2、将中心嵌件和环氧浇注体通过真空浇注工艺成型后在gis或gil上与接地壳体装配成一体；s3、再将中心嵌件分别与凹面导体和凸面导体连接成一体，形成高压导电通道，并于高压导电通道和接地壳体之间填充具有一定压力和高绝缘强度的绝缘气体；s4、在凹面导体、凸面导体的端部圆角处与环氧浇注体及绝缘气体会形成楔形气隙，并且作为三交点区域该位置很容易发生放电；s5、再在接地壳体法兰的端部圆角处与环氧浇注体及绝缘气体也会形成楔形气隙，并且作为三交点区域该位置很容易发生放电；s6、根据在环氧浇注体爬电沿面使用不同的介电常数将改性涂层共分为三个区域，然后依次将改性涂层增设于环氧浇注体爬电沿面上，即可完成绝缘子的制备。
[0007]
作为本发明进一步的方案：所述s3中填充的具有一定压力和高绝缘强度的绝缘气体为六氟化硫气体。
[0008]
作为本发明再进一步的方案：所述改性涂层是通过添加炭黑、石墨烯等导电材料制成导体涂层，然后再通过溶胶凝胶工艺将具有不同介电常数的材料制成的纳米涂层，最后通过喷涂或者刷镀等工艺附着在环氧浇注体的外圈上。
[0009]
作为本发明再进一步的方案：所述改性涂层共分三个区域，分别为近地侧改性涂层、绝缘区中间改性涂层、绝缘区高压侧改性涂层，通过介电常数对电压的分布条件，在绝缘区按照低电位到高电位，介电常数由低到高的调节方式依次分布于环氧浇注体爬电沿面上。
[0010]
作为本发明再进一步的方案：所述近地侧改性涂层的介电常数为4，绝缘区中间改性涂层的介电常数为4.4，绝缘区高压侧改性涂层的介电常数为4.8。
[0011]
作为本发明再进一步的方案：本发明制备的具有改性涂层的盆式绝缘子主要应用在gis和gil设备中的核心绝缘件上，其中，gis指气体绝缘金属开关，gil指气体绝缘金属封闭输电线路。
[0012]
作为本发明再进一步的方案：所述改性涂层的盆式绝缘子通过中心嵌件和导电杆与所述的gis和gil设备中的核心绝缘件连接。
[0013]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备及其应用，在实际操作时，本发明将纳米改性涂层应用在高压盆式绝缘子上，通过纳米涂层不同的介电常数，来调节整体结构的电场分布，利用介电常数和电压分布的关系，从而降低在法兰空气间隙的场强，消除空气间隙的局部放电；本发明主要通过在盆子表面采用涂覆或凝胶工艺，让不同介电常数的纳米涂层附着在
盆子表面，从而调整盆子的沿面电场分布，提高产品的耐压水平。
[0014]
另外通过调整盆式绝缘子的沿面电场分布来降低高电位和低电位的三交点场强集中问题，提高产品使用过程中的可靠性，同时也有利于整体的小型化，其主要应用在gis和gil设备中的核心绝缘件上。
附图说明
[0015]
图1为一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备及其应用中实施例1的绝缘子结构示意图；图2为一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备及其应用中实施例1的b部分放大示意图；图3为一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备及其应用中实施例2的绝缘子结构示意图；图4为一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备及其应用中实施例2的a部分放大示意图。
[0016]
图中：1、中心嵌件；2、环氧浇注体；3、接地壳体；4、改性涂层；5、空气间隙；6、凹面导体；7、凸面导体；4.1、近地侧改性涂层；4.2、绝缘区中间改性涂层；4.3、绝缘区高压侧改性涂层。
具体实施方式
[0017]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018]
实施例1请参阅图1～2，本发明实施例中，一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备，其制备步骤为：该绝缘子包括中心嵌件1、环氧浇注体2、接地壳体3、改性涂层4、凹面导体6、凸面导体7；先将中心嵌件1和环氧浇注体2通过真空浇注工艺成型后在gis或gil上与接地壳体3装配成一体；再将中心嵌件1分别与凹面导体6和凸面导体7连接成一体，形成高压导电通道，并于高压导电通道和接地壳体3之间填充具有一定压力和高绝缘强度的绝缘气体，该绝缘气体为六氟化硫气体；进一步的，在凹面导体6、凸面导体7的端部圆角处与环氧浇注体2及绝缘气体会形成楔形气隙，并且作为三交点区域该位置很容易发生放电；再进一步的，在接地壳体3法兰的端部圆角处与环氧浇注体2及绝缘气体也会形成楔形气隙，并且作为三交点区域该位置很容易发生放电；最后，根据在环氧浇注体2爬电沿面使用不同的介电常数将改性涂层4共分为三个区域，然后依次将改性涂层4增设于环氧浇注体2爬电沿面上，即可完成绝缘子的制备；其中，改性涂层4是通过添加炭黑、石墨烯等导电材料制成导体涂层，然后再通过现有成熟的溶胶凝胶工艺将具有不同介电常数的材料制成的纳米涂层，最后通过喷涂或者刷镀等工艺附着在环氧浇注体2的外圈上；再进一步的，改性涂层4共分三个区域，分别为近地侧改性涂层4.1、绝缘区中间改性涂层4.2、绝缘区高压侧改性涂层4.3，通过介电常数对电压的分布条件，在绝缘区按照低电位到高电位，介电常数由低到高的调节方式依次分布于环氧浇注体2爬电沿面上；
近地侧改性涂层4.1、绝缘区中间改性涂层4.2、绝缘区高压侧改性涂层4.3均为纳米改性涂层，不同的是近地侧改性涂层4.1的介电常数为4，绝缘区中间改性涂层4.2的介电常数为4.4，绝缘区高压侧改性涂层4.3的介电常数为4.8；再进一步的，本发明制备的具有改性涂层的盆式绝缘子主要应用在gis和gil设备中的核心绝缘件上，其中，gis为气体绝缘金属开关，gil为气体绝缘金属封闭输电线路；改性涂层4的盆式绝缘子通过中心嵌件1和导电杆与所述的gis和gil设备中的核心绝缘件连接。
[0019]
需要说明的是：由于不同盆式绝缘子整体结构的不同，导致电场分布情况差异较大，通过介电常数对电压分布条件的机理，可在绝缘区按照低电位到高电位高介电常数，中间爬电区域低介电常数的分布原理，来布置改性涂层4，从而改变内部的整个电场分布情况，降低上述三交点的放电情况，提高产品的可靠性。
[0020]
实施例2与实施例1不同的是，本实施例中改性涂层4所应用于环氧浇注体2上的位置不同，具体请参阅图3～4，在本实施例中，一种具有改性涂层的盆式绝缘子制备，其制备步骤为：该绝缘子包括中心嵌件1、环氧浇注体2、接地壳体3、改性涂层4、空气间隙5、凹面导体6、凸面导体7；进一步的，中心嵌件1和环氧浇注体2可以通过真空浇注工艺成型后在gis或gil上与接地壳体3装配成体，再将中心嵌件1分别与凹面导体6和凸面导体7连接成一体形成高压导电通道，并于高压导电通道和接地壳体3之间填充具有一定压力和高绝缘强度的气体，该绝缘气体为六氟化硫；再进一步的，由于设计及装配的要求，环氧浇注体2的外圈与接地壳体3的法兰位置会存在空气间隙5，由于空气的绝缘强度比六氟化硫来的低，同时气隙结构也容易导致产品出现局部放电，因此在环氧浇注体2的外圈增加改性涂层4，用于消除空气间隙5的局部放电；其中，改性涂层4可以通过添加炭黑、石墨烯等导电材料制成导体涂层，再通过溶胶凝胶工艺将具有高介电常数的材料制成纳米涂层，然后通过喷涂或者刷镀等工艺附着在环氧浇注体2的外圈，通过其导电特性和接地壳体3形成等电位，把空气间隙5包覆起来，从而起到屏蔽的作用，消除空气间隙5的放电情况；由此，通过介电常数对电压分布条件的机理，来降低空气间隙5的电压值，从而降低空气间隙5的场强，降低空气间隙5的放电；再进一步的，本发明制备的具有改性涂层的盆式绝缘子主要应用在gis和gil设备中的核心绝缘件上，其中，gis为气体绝缘金属开关，gil为气体绝缘金属封闭输电线路。
[0021]
综上所述，根据实施例2所述的，本发明通过在环氧树脂（即环氧浇注体2）外圈增加一层高介电常数的纳米涂层，从而调整电压在盆式绝缘子和气体间隙内的分布，减少空气间隙5内的场强，从而解决该位置的局部放电问题；另外，根据实施例1所述的，在高压导体与绝缘材料及绝缘气体形成的三交点，和低电位法兰与绝缘材料及绝缘气体形成的三交点，这两个位置也容易出现电场分布不均匀，从而导致局部场强过高产生局放或闪络等问题，因此，本发明主要通过在盆子（即环氧浇注体2）表面采用涂覆或凝胶工艺，让不同介电常数的纳米涂层附着在盆子表面，从而调整盆子的沿面电场分布，提高产品的耐压水平；由上述总结可知，本发明主要将纳米改性涂层应用在高压盆式绝缘子上，通过纳米涂
层不同的介电常数及特性，来调节整体结构的电场分布，利用介电常数和电压分布的关系，从而降低在法兰空气间隙5的场强，消除空气间隙5的局部放电，另外通过调整盆式绝缘子的沿面电场分布来降低高电位和低电位的三交点场强集中问题。
[0022]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0023]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。